氣升式環(huán)流反應器是利用反應氣體的噴射動(dòng)能和液體的循環(huán)流動(dòng)來(lái)攪動(dòng)反應物料,所以具有結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易密封、能耗低,也不會(huì )由于機械攪拌破壞生物細胞等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于化工、石油化工、生物化工、食品工業(yè)、制藥工程和環(huán)境保護等領(lǐng)域。
氣升式環(huán)流反應器區別于普通鼓泡床反應器的關(guān)鍵在于其內部有一個(gè)導流筒,氣相從導流筒上升或從導流筒外的環(huán)隙上升,由此產(chǎn)生的導流筒內外的密度差驅動(dòng)物料在反應器內進(jìn)行循環(huán),從而實(shí)現氣液混合和必要的停留時(shí)間。
工作原理:
氣升環(huán)流式反應器是在反應器內沒(méi)有攪拌器,其中央有一個(gè)導流筒,將發(fā)酵醪液分為上升區(導流筒內)和下降區(導流筒外),在上升區的下部安裝了空氣噴嘴,或環(huán)型空氣分布管,空氣分布管的下方有許多噴孔。加壓的無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)發(fā)酵液中,從空氣噴嘴噴入的氣速可達 250~300(米/秒),無(wú)菌空氣高速?lài)娙肷仙?,通過(guò)氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細碎,與導流筒內的發(fā)酵液密切接觸,供給發(fā)酵液溶解氧。由于導流筒內形成的氣液混合物密度降低,加上壓縮空氣的噴流動(dòng)能,因此使導流筒內的液體向上運動(dòng);到達反應器上部液面后,一部分氣生泡破碎,二氧化碳排出到反應器上部空間,而排出部分氣體的發(fā)酵液從導流筒上邊向導流筒外流動(dòng),導流筒外的發(fā)酵液因氣含率小,密度增大,發(fā)酵液則下降,再次進(jìn)入上升管,形成循環(huán)流動(dòng),實(shí)現混合與溶氧傳質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn):
①通入氣體帶動(dòng)流體在整個(gè)反應器內循環(huán)流動(dòng),溶液混合均勻;
②無(wú)機械攪拌,無(wú)密封裝置,雜菌污染少,機械剪切力對細胞傷害低;
③液體循環(huán)速度快,反應器內供氧、傳熱好,耗能低。